专利名称：印刷电路板及其制作方法
技术领域：
本发明内容是有关于ー种印刷电路板，且特别是有关于ー种过孔结构改进的印刷电路板及其方法。
背景技术：
随着实际应用中对数字信号处理系统要求的日益提高，信号传输特性的提高已经成为高速数字印刷电路板设计者必须关心的问题。信号完整性是指电路传输信号时对信号波形的保真程度。良好的信号完整性指信号通过传输电路后，信号接收端的波形与信号发送端的波形在容许的误差范围内保持一致，并且空间邻近的传输信号间的相互影响也要在误差容许的范围之内。信号完整性处理的好坏直接关系到系统能否正常工作。由于信号的延迟、反射、串扰等信号传输所帯来的问题会致使信号品质变坏，严重时会导致信号逻辑错误，因此保证信号传输线特性阻抗的匹配和一致连续性，以保证接收端的一定的信号质量，是高速数字印刷电路板设计的关键。而理论和实践都证明，高速信号线需要通过过孔来实现印刷电路板层与层间的信号连接是导致信号传输线阻抗不连续、信号完整性失真的ー个重要因素。而造成过孔处阻抗不连续的原因是多方面的，比如过孔的直径、深度(STUB)、焊盘(PAD)大小以及反焊盘(ANT1-PAD)大小等。当前，主要是对过孔的大小及与反焊盘的大小进行协调从而优化过孔以減少高速信号经过过孔处的阻抗不连续情形。參照图1,图1绘示了具有现有过孔的印刷电路板的剖面示意图。如图1所示，印刷电路板I包含四层L1、L2、L3及L4，且，高速信号通过过孔从第一层LI切換至第四层L4。第一层LI与第四层L4为布线层，第一层LI上具有走线11与焊盘12，第四层L4上具有走线17与焊盘18。第二层L2与第三层L3为平面层，其中，第二层L2设置有接地(GND)的铜箔14与反焊盘15，第三层L3设置有接电源(POWER)的铜箔16与反焊盘15。四层L1、L2、L3及L4间填充了绝缘介质29。由图1可知，现有过孔包括焊盘12、通孔13及焊盘18。并由图可知，由于三层绝缘介质的相隔使通孔13的參考平面是不连续的。因此，此时，不能用经验阻抗公式来计算在通孔13处的阻抗值的。具体地说，在现有技术中，只考虑在过孔的大小与反焊盘的大小方面作一定的协调处理来做小的优化，而并没有从基本的參考平面来做最有效的优化。有鉴于此，如何设计ー种具有过孔结构的印刷电路板，以使过孔结构的參考平面连续，从而使得过孔处阻抗更为连续，是业内相关技术人员亟待解决的ー技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题。本发明提出了ー种印刷电路板，包含一第一布线层、一第ニ布线层以及位于所述第一布线层与所述第二布线层之间的ー第一平面层及ー第二平面层，所述印刷电路板还包含贯穿于所述第一布线层、所述第一平面层、所述第二平面层及所述第二布线层的ー过孔结构，所述过孔结构包含:一通孔；一第一导体层，位于所述通孔的内壁上；一第一绝缘层，位于所述第一导体层的环表面上；以及ー第二导体层，位于所述第ー绝缘层的环表面上；其中，所述第一导体层与所述第一平面层或所述第二平面层电性连接且与所述第一布线层及所述第二布线层电性绝缘连接，所述第二导体层与所述第一布线层及所述第二布线层电性连接，作为信号载体以传递所述第一布线层中所产生的一信号至所述第二布线层。优选地，当所述第一平面层作为參考平面层时，所述第一导体层与所述第一平面层电性连接，且所述第二平面层设置有一第一反焊盘以隔离所述第一导体层与所述第二平面広。优选地，当所述第二平面层作为參考平面层时，所述第一导体层与所述第二平面层电性连接，且所述第一平面层设置有一第二反焊盘以隔离所述第一导体层与所述第一平面広。优选地，所述第一导体层分别与所述第一布线层及所述第二布线层之间具有绝缘介质，以使所述第一导体层与所述第一布线层及所述第二布线层电性绝缘。优选地，所述第一布线层设置有一第一焊盘及与其电性连接的至少ー第一走线；以及所述第二布线层设置有一第二焊盘及与其电性连接的至少ー第二走线；其中，所述第ー焊盘与所述第二焊盘分别与所述第二导体层的两端相电性连接，所述第一走线中的所述信号透过所述第一焊盘、所述第二导体层及所述第二焊盘传递至所述第二走线。优选地，所述第一平面层为接地平面层。优选地，所述第二平面层为电源平面层本发明的另一方面提出了ー种印刷电路板的制作方法，包含形成ー过孔结构，形成所述过孔结构包含:a)形成一通孔于所述印刷电路板内；b)形成一第一导体层于所述通孔的内壁上；c)形成一绝缘层于所述第一导体层的环表面上；以及d)形成一第二导体层于所述绝缘层的环表面上；其中，所述第一导体层与ー參考平面层电性连接，所述第二导体层作为信号载体以传递一信号。优选地，所述步骤b与所述步骤d通过电镀方式以实现。优选地，所述步骤c包含:填满绝缘介质于已形成所述第一金属层的所述通孔内；以及在填满所述绝缘介质的所述通孔内进行钻孔以形成所述绝缘层。由上可知，基于本发明所提出的过孔结构的印刷电路板，在其过孔处具有连续的參考平面，因此使得过孔阻抗更为连续，进而提高了信号完整性。
图1绘示了具有现有过孔的印刷电路板的剖面示意图；图2绘示了本发明ー实施方式的印刷电路板的剖面示意图；图3绘示了图2所示的过孔结构沿A-A’线的横截面示意图；以及图4绘示了本发明的另ー实施方式的过孔结构的制作方法的流程图。
具体实施例方式下文是举实施例配合所附图式作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，而结构运作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。此外，图式仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。关于本文中所使用的“約”、“大约”或“大致” 一般通常是指数值的误差或范围于百分的二十以内，较好地是于百分的十以内，而更佳地则是于百分的五以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，即如“約”、“大约”或“大致”所表示的误差或范围。请參照图2及图3，图2绘示了本发明ー实施方式的印刷电路板的剖面示意图，图3绘示了图2所示的过孔结构沿A-A’线的横截面示意图。如图2所示，在本实施方式中，印刷电路板2为四层板，即包含四层L1、L2、L3及L4。在本实施方式中，第一层(顶层)L1与第四层(底层)L4为布线层，第二层L2与第三层L3为平面层。在本实施方式中，高速信号通过过孔从第一层LI切換至第四层L4。需说明的是，在本实施方式中以四层板为例进行说明，但是，在其它ー些实施例中，印刷电路板2可以是六层板、八层板、十层板及十二层板等等，即，不限定印刷电路板2为几层板。并且，在这些实施方式中，对于印刷电路板2中的各层的配置，即配置布线层或平面层，可以根据需要合理配置，并不一定按照本实施方式中的配置方式进行配置。如图2所示，第一层LI上具有走线21与焊盘22，第四层L4上具有走线28与焊盘29，在本实施方式中，走线21与28的数量不限定。第二层L2设置有接地(GND)的铜箔25，第三层L3设置有接电源(POWER)的铜箔26与反焊盘27，换言之，平面层L2为接地平面层，平面层L3为电源平面层。在本实施方式中，四层L1、L2、L3及L4各层间都填充了绝缘介质30。如图2、3所示，过孔结构(未标示)包含通孔(钻孔)23、第一导体层24A、绝缘层24B以及第二导体层24C。其中，通孔23开设在印刷电路板2中，两端分别延伸至布线层LI与布线层L4，即贯穿于LI至L4四层；导体层24A位于通孔23的内壁上，绝缘层24B位于导体层24A的环表面上，导体层24C位于绝缘层24的环表面上；导体层24A可以用于电性连接參考平面层，绝缘层24B可以用于隔开导体层24A与导体层24C，防止两者电性连接，24C可以作为信号载体以传递布线层LI中的高速信号至布线层L4。在本实施方式中，将平面层L2作为參考平面层，即以地面为參考平面，此时，导体层24A将与设置在平面层L2中的铜箔片25电性连接。并且，在本实施方式中，平面层L3中设置有反焊盘27，用以隔离设置在平面层L3中的铜箔片26与导体层24A，以防铜箔片26与导体层24A电性连接。此外，导体层24A采用埋孔结构设计，即其与布线层LI与布线层L4间设置有绝缘介质，以使导体层24A与布线层LI与布线层L4间电性绝缘。在本实施方式中，由于导体层24A与參考平面层L2电性连接，即以地面为參考平面，使得印刷电路板2中的过孔在整个纵向上的參考平面都为地面，S卩，过孔具有连续的參考平面，因此过孔阻抗也更为连续，进而提高了流经过孔的信号的完整性。在其它ー些实施方式中，将平面层L3作为參考平面层，即以电源平面为參考平面，此时，导体层24A将与设置在平面层L3中的铜箔片26电性连接。相反，在这些实施方式中，平面层L2中设置有反焊盘27，用以隔离设置在平面层L2中的铜箔片25与导体层24A，以防铜箔片25与导体层24A电性连接。在本实施方式中，过孔结构还可以包含设置在布线层LI中的焊盘22、设置在布线层L4中的焊盘29及设置在平面层L3中的反焊盘27。在本实施方式中，焊盘22及焊盘29分别与导体层24C的两端相电性连接，此时，走线21中的高速信号透过焊盘22、导体层24C及焊盘29传递至走线28。如图3所示，通孔23、导体层24A、绝缘层24B以及导体层24C沿A_A’线的横截面的图形都为圆形，但并不以此为限，在其它ー些实施例中，通孔23、导体层24A、绝缘层24B以及导体层24C的形状可以是其它形状，比如椭圆形或其它。在本实施方式中，在布线层LI的上表面及在布线层L4的下表面还可以各具有一绝缘层(未绘示)，以分别覆盖布线层LI与布线层L4。在本实施方式中，导体层24A与导体层24C的材料为导电的材料，包括金属或其它导电材料，较佳地，为铜，但不以此为限。对于导体层24A与导体层24C的尺寸，可以约为
0.5_，但不以此为限，可以根据需求合理设置。在本实施方式中，绝缘层24B与绝缘介质30的材料为绝缘材料，较佳地，为聚丙烯，但不以此为限。參照图4，图4绘示了本发明的另ー实施方式的印刷电路板的制作方法的流程图。下面请參照图2、图3及图4所示,在本实施方式中,所制作的印刷电路板需要形成ー个过孔结构，即可以对ー个已是半成品的印刷电路板进行制作其过孔结构以形成前述之印刷电路板。其过孔结构制作流程如下所述。首先，在步骤410中，形成通孔23于印刷电路板2中，此通孔23贯穿于印刷电路板2。然后，进入步骤420，在通孔23的内壁上形成第一导体层24A，此导体层24A与參考平面层电性连接，在本实施方式中，參考平面层可以是平面层L2(如图2)，即导体层24A与平面层L2电性连接，參考平面层也可以是其它平面层，以其它为參考面，如平面层L3。之后，进入步骤430，在第一导体层24A的环表面上形成绝缘层24B。继而，进入步骤440，在绝缘层24B的环表面上形成第二导体层24C，在本实施方式中，导体层24C可以作为信号载体以传递布线层LI中的信号至布线层L4，此信号，特别地，为高速信号。在本实施方式中，对于步骤420及440，可以采用电镀方式以形成导体层24A与导体层24C。在本实施方式中，对于步骤430，可以通过如下方式实现:首先，在已形成导体层24C的通孔23内填满绝缘介质，如填满聚丙烯。其次，在填满绝缘介质的通孔23内进行钻孔以形成绝缘层24B。由上可知，基于本发明所提出的过孔结构的印刷电路板，在其过孔处具有连续的參考平面，因此使得过孔阻抗更为连续，进而提高了信号完整性。上文中，參照附图描述了本发明的具体实施方式
。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式
作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
权利要求
1.一种印刷电路板,包含一第一布线层、一第二布线层以及位于所述第一布线层与所述第二布线层之间的ー第一平面层及ー第二平面层，所述印刷电路板还包含贯穿于所述第一布线层、所述第一平面层、所述第二平面层及所述第二布线层的ー过孔结构，其特征在于，所述过孔结构包含: 一通孔； 一第一导体层，位于所述通孔的内壁上； 一第一绝缘层，位于所述第一导体层的环表面上；以及 一第二导体层，位于所述第一绝缘层的环表面上； 其中，所述第一导体层与所述第一平面层或所述第二平面层电性连接且与所述第一布线层及所述第二布线层电性绝缘连接，所述第二导体层与所述第一布线层及所述第二布线层电性连接，作为信号载体以传递所述第一布线层中所产生的一信号至所述第二布线层。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在干，当所述第一平面层作为參考平面层时，所述第一导体层与所述第一平面层电性连接，且所述第二平面层设置有一第一反焊盘以隔离所述第一导体层与所述第二平面层。
3.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在干，当所述第二平面层作为參考平面层时，所述第一导体层与所述第二平面层电性连接，且所述第一平面层设置有一第二反焊盘以隔离所述第一导体层与所述第一平面层。
4.根据权利要求2或3所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一导体层分别与所述第一布线层及所述第二布线层之间具有绝缘介质，以使所述第一导体层与所述第一布线层及所述第二布线层电性绝缘。
5.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于: 所述第一布线层设置有一第一焊盘及与其电性连接的至少ー第一走线；以及 所述第二布线层设置有一第二焊盘及与其电性连接的至少ー第二走线； 其中，所述第一焊盘与所述第二焊盘分别与所述第二导体层的两端相电性连接，所述第一走线中的所述信号透过所述第一焊盘、所述第二导体层及所述第二焊盘传递至所述第ニ走线。
6.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一平面层为接地平面层。
7.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第二平面层为电源平面层
8.一种印刷电路板的制作方法，包含形成ー过孔结构，其特征在于，形成所述过孔结构包含: a)形成一通孔于所述印刷电路板内； b)形成一第一导体层于所述通孔的内壁上； c)形成一绝缘层于所述第一导体层的环表面上；以及 d)形成一第二导体层于所述绝缘层的环表面上； 其中，所述第一导体层与ー參考平面层电性连接，所述第二导体层作为信号载体以传递ー信号。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述步骤b与所述步骤d通过电镀方式以实现。
10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述步骤c包含:填满绝缘介质于已形成所述第一金属层的所述通孔内；以及在填满所述绝缘介质的 所述通孔内进行钻孔以形成所述绝缘层。
全文摘要
本发明提出了一种印刷电路板及其制作方法，印刷电路板包含一第一布线层、一第二布线层以及位于第一布线层与第二布线层之间的一第一平面层及一第二平面层，印刷电路板还包含贯穿于第一布线层、第一平面层、第二平面层及第二布线层的一过孔结构。过孔结构包含一通孔；一第一导体层，位于通孔的内壁上；一第一绝缘层，位于第一导体层的环表面上；以及一第二导体层，位于第一绝缘层的环表面上；其中，第一导体层与第一平面层或第二平面层电性连接且与第一布线层及第二布线层电性绝缘连接，第二导体层与第一布线层及第二布线层电性连接，作为信号载体以传递第一布线层中所产生的一信号至第二布线层。
文档编号H05K1/11GK103096613SQ20111034785
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者张大鹏 申请人:英业达科技有限公司, 英业达股份有限公司